電子計算技術(shù)（電子計算技術(shù)）

基本介紹

1．掌握計算機的基本理論、基本知識；

2．掌握計算機系統的分析和設計的基本方法；

3．具有研究開(kāi)發(fā)計算機軟、硬件的基本能力；

4．了解與計算機有關(guān)的法規；

5．了解計算機科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)；

6．掌握文獻檢索、資料查詢(xún)的基本方法，具有獲取信息的能力。

電子報刊

《芝加哥先驅報》電子報只有4名工作人員。電子報刊將改變印刷版報刊面貌。電子報刊可提供當天報刊的全部?jì)热荩€可以提供電腦游戲，報刊在過(guò)去曾發(fā)表的文章，各類(lèi)廣告，讀者與新聞人物，以及讀者與讀者之間的對話(huà)等。美國大部分主要報刊正在嘗試電子報刊這一全新的辦報形式。日本電氣公司也研制成功了便攜式電子書(shū)籍放像機的樣機。電子書(shū)籍放像機是用黑白液晶屏幕顯示，有磁盤(pán)型和芯片卡型兩種。芯片卡式電子書(shū)籍放像機由于不使用驅動(dòng)器，其重量?jì)H230克，而磁盤(pán)式電子書(shū)籍放像機的重量則為650克。新興的電子報刊的發(fā)展前景是十分誘人的。

來(lái)源發(fā)現

1946年2月15日，在美國賓夕法尼亞大學(xué)，世界上第一臺電子計算器ENIAC正式投入了運行。在隆重的揭幕儀式上，ENIAC表演了它的〃絕招〃：在1秒鐘內進(jìn)行5000次加法運算；在1秒鐘內進(jìn)行500次乘法運算。這比當時(shí)最快的電器計算器的運算速度要抉1000多倍。全場(chǎng)起立歡呼，歡呼科學(xué)技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的歷史發(fā)展時(shí)期。

然而，從技術(shù)上講，ENIAC尚未正式運行也就幾乎過(guò)時(shí)了。因為在它正式運行之前，一份新型電子計算器的設計報告，又在計算器發(fā)展史上樹(shù)起了一座新的里程碑！這份設計報告的起草人，就是20世紀天才的數學(xué)大師之一、美籍匈牙利數學(xué)家馮．諾伊曼。

1903年12月28日，馮．伊曼誕生于匈牙利的布達佩斯市。他從小就顯示驚人的數學(xué)天賦，相傳在6歲時(shí)就能心算8位數學(xué)除法，8歲時(shí)就掌握了微積分，12歲時(shí)竟讀懂了一部高深的數學(xué)著(zhù)作《函數論》的大意！后來(lái)，馮．諾伊曼在〃匈牙利數學(xué)之父〃費葉爾的指導下，接受了嚴格的訓練。18歲時(shí)，他與指導老師合作，在國外的雜志上發(fā)表了第一篇數學(xué)論文。

1926年，馮．諾伊曼幾乎同時(shí)畢業(yè)于兩所大學(xué)：在蘇黎世高等技術(shù)學(xué)院獲得〃化學(xué)工程〃文憑；在布達佩斯大學(xué)獲得數學(xué)博士證書(shū)。

1930年，馮．諾伊曼到了美國，被聘為普林斯頓大學(xué)的訪(fǎng)問(wèn)教授。3年之后，年僅30歲的馮．諾伊曼與大科學(xué)家愛(ài)因斯坦一道，成為普林斯頓高級研究院的首批常任成員。

與馮．諾伊曼一起工作過(guò)的人，一致公認他才智過(guò)人。他的老師、著(zhù)名數學(xué)家波利亞說(shuō)：〃馮．諾伊曼是我唯一感到害怕的學(xué)生，如果我在講演中列出一道難題，那幺當我講演結束時(shí)，他總會(huì )拿著(zhù)一張潦草寫(xiě)就的紙片說(shuō)已把難題解出來(lái)了。〃有一次，一個(gè)數學(xué)家對一個(gè)題的5種情況分別用手搖計算器算了一個(gè)通宵，第二天去請教馮．諾伊曼，結果他只用7分鐘就算出了全部的答案，接著(zhù)，馮．諾伊曼思考了半個(gè)小時(shí)，又發(fā)現了一種更好的簡(jiǎn)捷算法。不過(guò)，馮．諾伊曼的妻子卻認為他〃一點(diǎn)幾何頭腦也沒(méi)有〃。有一次，她讓馮．諾伊曼去取一杯水，馮．諾伊曼在這幢房子里生活了17年，竟弄不清杯子放在什幺地方，他轉了半天，又走回來(lái)問(wèn)妻子玻璃杯放在哪里……。對生活瑣事的心不在焉，從另一個(gè)側面反映了他對科學(xué)研究的專(zhuān)注。馮．諾伊曼研究問(wèn)題時(shí)精神高度集中，因而能敏銳地抓住問(wèn)題的本質(zhì)。

1940年以前，馮．諾伊曼對數學(xué)的頁(yè)獻集中在純粹數學(xué)方面。他曾研究〃算子環(huán)〃領(lǐng)域達20年之久，一直是這個(gè)領(lǐng)域內無(wú)可爭辯的世界權威；他的另一項輝煌的科學(xué)成就，是部分解決了希爾伯特第5問(wèn)題，為完全解決這著(zhù)名數學(xué)難題作出了重大貢獻。

1940年，馮．諾伊曼積極投身于反法西斯戰爭的洪流，開(kāi)始了由純粹數學(xué)家到杰出應用數學(xué)家的轉變過(guò)程。在戰爭年代，他先后被聘為美國海軍兵工局等許多單位的顧問(wèn)，還直接參與了核武器的研制工作，為設計原子彈的最佳結構提出了許多重要建議。

馮．諾伊曼有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)，就是善于把人們認為不能用數學(xué)處理的實(shí)際問(wèn)題加以公理化、系統化，將抽象的數學(xué)理論巧妙地應用于實(shí)際生活領(lǐng)域。譬如一次幾十名商人參加的交易會(huì )，商人們都會(huì )謀求有利于自己的最優(yōu)策略，其數學(xué)復雜程度遠遠超過(guò)了太陽(yáng)系行星的運動(dòng)，馮．諾伊曼敢于知難而進(jìn)，用一系列的數學(xué)創(chuàng )造揭示這類(lèi)現象的規律，從而奠定了對策論這門(mén)數學(xué)分支的基礎。

馮．諾伊曼對計算器科學(xué)的貢獻，尤其為人們所贊賞。有趣的是，將他引向這個(gè)領(lǐng)域卻純粹是一個(gè)偶然的機會(huì )。

1944年夏天，馮．諾伊曼在一個(gè)火車(chē)站候車(chē)時(shí)，偶然遇見(jiàn)ENIAC研制小組的負責人之一、數學(xué)家格爾斯坦中尉。當時(shí)，馮．諾伊曼正為原子彈實(shí)驗中遇到的大量計算問(wèn)題而苦惱，譬如有關(guān)原子核裂變反應過(guò)程問(wèn)題，需要進(jìn)行數十億次初等算術(shù)運算，上百名女計算員用臺式計算日夜不停地工作，仍然不能按時(shí)完成任務(wù)。在與格爾斯坦中尉閑聊中馮．諾伊曼聽(tīng)到了ENIAC正在研制的消息，立刻理解了這項工作的深遠意義。不久，他就成了研制小組的常客，并對一些關(guān)鍵問(wèn)題的解決作出了貢獻。

那時(shí)候，ENIAC的研制工作已經(jīng)接近尾聲，馮．諾伊曼與大一起集中討論了ENIAC的不足處。1945年3月，他起草了一份〃離散變量自動(dòng)電子計算器〃的設計報告，對ENIAC作了兩項重大的改進(jìn)。

一項改進(jìn)是將10進(jìn)制改為2進(jìn)制，從而大大簡(jiǎn)化了計算器的結構和運算過(guò)程；另一項改進(jìn)是將程序與數據一起存貯在計算器內，使得電子計算器的全部運算成為真正的自動(dòng)過(guò)程。

這份設計報告是計算器結構思想一次最重要的改革，標志著(zhù)電子計算器時(shí)代的真正開(kāi)始。連一向專(zhuān)搞理論的普林斯頓高級研究院，也破例批準了馮．諾伊曼的研制工作。從此，他那嶄新的設計思想，深深地烙記在現代電子計算器的基本設計之中。西方科學(xué)家們對馮．諾伊曼的工作給予了極高的評價(jià)，尊他為〃電子計算器之父〃。

后來(lái)，馮．諾伊曼又進(jìn)一步研究了自動(dòng)機理論，他用驚人的毅力克服癌癥帶來(lái)的病痛，探索了計算器和人腦機制的類(lèi)似現象。不幸的是，1957年2月8日，《計算器與人腦》的講搞尚未寫(xiě)完，馮．諾伊曼便被骨癌奪去了生命。

馮．諾伊曼給世界留下了豐富的科學(xué)遺產(chǎn)。他是20世紀最多產(chǎn)的科學(xué)家之一，在理論物理學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、氣象學(xué)等許多科學(xué)領(lǐng)域，也都留有他辛勤耕耘的足跡。例如他早年撰寫(xiě)的《量子力學(xué)的數學(xué)基礎》一書(shū)，首次將量子力學(xué)納入嚴格的數學(xué)系統，至今仍是理論物理學(xué)的經(jīng)典著(zhù)作。專(zhuān)家們指出：〃如果按年代先后去探討馮．諾伊曼的個(gè)人志向和學(xué)術(shù)成就，那就等于探討了過(guò)去30年來(lái)科學(xué)發(fā)展史的概要。〃

到1956年，全世界已經(jīng)生產(chǎn)了幾千臺大型電子計算機，其中有的運算速度已經(jīng)高達每秒幾萬(wàn)次。這些電子計算器都以真空管為主要組件，所以叫真空管計算器。利用這一代電子計算器，人們將人造衛星送上了天。這是第一代電子計算器。

第二代電子計算器是晶體管計算器。1956年，美國貝爾實(shí)驗室用晶體管代替真空管，制成了世界上第一臺全晶體管管計算器Lepreachaun。它使計算器的體積、重量、耗電都大為減少。至60年代，世界上已產(chǎn)了3萬(wàn)多臺晶體管計算器，運算速度達到了每秒300萬(wàn)次。

第三代電子計算器是中小規模集成電路計算器。1962年，美國得克薩斯公司與美國空軍合作，以集成電路為計算器的基本電子組件，制成了一臺實(shí)驗性的樣機。在這時(shí)期，計算器的體積、功耗都進(jìn)一步減少，可靠性卻大為提高，運算速度達到了每秒4000萬(wàn)次。

第四代電子計算器是大規模集成電路計算器。一般認為這是1970年開(kāi)始的事。現在，巨型機的運算速度已達到每秒幾億次，在科學(xué)研究和經(jīng)濟管理中起著(zhù)不可替代的作用；而微型機則使計算器的體積與成本大幅度減少，并滲透到工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個(gè)角落。今天，要制造一臺具有ENIAC同樣功能的計算器，體積只要有它的百萬(wàn)分之一也就足夠了。

第五代電子計算器的研制工作已經(jīng)開(kāi)展多年了，無(wú)論是〃夢(mèng)幻式〃的超導計算器，還是光計算器、生物計算器、人工智能放大器，都已取得了一定的進(jìn)展。這一代計算機的速度將達到每秒萬(wàn)億次，能在更大程度上仿真人的智能，并在某些方面超過(guò)人的智能。

數學(xué)家把聰明給了電子計算器，電子計算器將使數學(xué)家變得更加聰明。而且電子計算器不僅是一種工具，它與其它的工具都不相同：電子計算器是人腦的一個(gè)側面的延伸。因為電子計算器不僅具有非凡的計算能力，速度之快令人望塵莫及，而且還能夠仿真人的某些思維功能，按照一定的規則進(jìn)行邏輯判和邏輯推理，代替人的部分腦力勞動(dòng)。1976年，數學(xué)家憑借電子計算器去證明四色定理，〃依靠機器完成了人沒(méi)有能夠完成的事情〃，轟動(dòng)了整個(gè)國際數學(xué)界。

電子計算器把人的思維更加有效地引向未知領(lǐng)域。僅僅從這個(gè)角度，也不難認識到電子計算器是一項多么偉大的科學(xué)發(fā)明了。